(57)【要約】【課題】  小型で高輝度な光源装置及びこれを用いたプロジェクタ、並びに光源装置の冷却方法を提供する。【解決手段】  光源装置１０の冷却部３０は、筒体３１を備えており、筒体３１の筒部には、吸熱部３２と、放熱部３３とが形成されている。吸熱部３２の外表面には、光源部２０が載置されており、光源部２０が発する熱を吸熱部３２を介して筒体３１の内部に伝熱することが可能になっている。放熱部３３は、筒体３１の筒部で、吸熱部３２から離れた位置に、筒体３１を周回するように形成されている。放熱部３３の外表面には、表面積を大きくするために、図示しない放熱フィンが備えられており、その放熱能力を高めている。筒体３１の内部には、第１の摺動部３４及び第２の摺動部３５が筒体３１の内部を摺動可能に備えられており、筒体３１と、第１及び第２の摺動部３４，３５とで囲まれた空間には、冷媒４０が収容されている。【選択図】  図１
2005300664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する固体光源素子と、
冷媒を収容する冷媒収容部と、
前記固体光源素子が発する熱を前記冷媒に吸収させる吸熱部と、
前記吸熱部から離れた位置に備えられ、前記冷媒の熱を外部に放出する放熱部とを有し、
前記冷媒収容部は、前記吸熱部と前記放熱部とを移動可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光源装置において、前記冷媒収容部は、前記冷媒の圧縮と膨張が可能であり、前記冷媒を膨張させた状態で前記吸熱部から熱を吸収し、前記冷媒を圧縮させた状態で前記放熱部から熱を放出することを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の光源装置において、前記冷媒収容部を複数備え、前記複数の冷媒収容部に収容された冷媒によって吸熱及び放熱を行うことを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の光源装置において、前記放熱部は、互いに離れた位置に複数備えられていることを特徴とする光源装置。
【請求項５】
筒体と、
前記筒体の筒部に備えられた吸熱部と、
前記吸熱部に固定された固体光源素子と、
前記筒体の筒部で、前記吸熱部から離れた位置に備えられた放熱部と、
前記筒体の内部を摺動可能に備えられた第１及び第２の摺動部と、
前記第１及び第２の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された冷媒と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部による回転運動を、前記第１及び第２の摺動部の往復運動に変換するとともに、前記第１の摺動部と前記第２の摺動部とで位相が異なる往復運動とする変換部とを有し、
前記第１及び第２の摺動部は、前記往復運動によって前記冷媒の圧縮と膨張を繰り返しながら筒体内を摺動し、前記吸熱部は、前記冷媒が膨張する位置に備えられ、前記放熱部は、前記冷媒が圧縮する位置に備えられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
筒体と、
前記筒体の軸方向の略中央の筒部に備えられた吸熱部と、
前記吸熱部に固定された固体光源素子と、
前記吸熱部を挟み、前記筒体の軸方向の両端側の筒部にそれぞれ備えられた第１及び第２の放熱部と、
前記筒体の内部を摺動可能に１列に備えられた第１〜第３の摺動部と、
前記第１〜第３の摺動部のうち、両端側にある第１及び第３の摺動部を結合させる結合部と、
前記第１及び第２の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された第１の冷媒と、
前記第２及び第３の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された第２の冷媒と、
回転駆動部と、
前記回転駆動部による回転運動を、前記第１〜第３の摺動部の往復運動に変換するとともに、前記第１及び第３の摺動部と前記第２の摺動部とで位相が異なる往復運動とする変換部とを有し、
前記第１〜第３の摺動部は、前記往復運動によって前記第１及び第２の冷媒の圧縮と膨張を繰り返しながら筒体内を摺動し、前記吸熱部は、前記第１及び第２の冷媒が膨張する位置に備えられ、前記第１の放熱部は、前記第１の冷媒が圧縮する位置に備えられ、前記第２の放熱部は、前記第２の冷媒が圧縮する位置に備えられていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を変調する光変調部と、前記光変調部で変調された変調光を離れた位置に投写する投写部とを有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項８】
光を射出する固体光源素子と、
冷媒を収容する冷媒収容部と、
前記固体光源素子が発する熱を前記冷媒に吸収させる吸熱部と、
前記吸熱部から離れた位置に備えられ、前記冷媒の熱を外部に放出する放熱部とを有し、
前記冷媒収容部が、前記吸熱部と前記放熱部との間を繰り返し移動することを特徴とする光源装置の冷却方法。
【請求項９】
請求項８に記載の光源装置の冷却方法において、前記冷媒収容部は、前記冷媒の圧縮と膨張が可能であり、前記冷媒を膨張させた状態で前記吸熱部から熱を吸収し、前記冷媒を圧縮させた状態で前記放熱部から熱を放出することを特徴とする光源装置の冷却方法。
【請求項１０】
請求項８又は９に記載の光源装置の冷却方法において、前記冷媒収容部を複数備え、前記複数の冷媒収容部に収容された冷媒によって吸熱及び放熱を行うことを特徴とする光源装置の冷却方法。
【請求項１１】
請求項８〜１０のいずれか１項に記載の光源装置の冷却方法において、前記放熱部は、互いに離れた位置に複数備えられていることを特徴とする光源装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体光源素子を備えた光源装置及びこれを用いたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スクリーン等に画像を投写するプロジェクタ用の光源として、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプ、ハロゲンランプ等の放電型光源ランプに代わって、固体光源素子である発光ダイオード（Light Emitting Diode、以下ＬＥＤという）を用いることによって、プロジェクタを小型化する提案がなされている。
【０００３】
ＬＥＤ光源は、電源を含めて小型化が可能であるうえ、瞬時点灯／消灯が可能であること、色再現性が広く長寿命であること等、プロジェクタ用の光源として多くの利点を備えている。また、水銀等の有害物質を含まないため、環境保全上の観点からも好ましい。
【０００４】
従来、ＬＥＤ光源をプロジェクタ用光源に用いるためには、光源としての明るさが不足しており、放電型光源ランプと同等以上の明るさを実現するために、ＬＥＤ光源の高輝度化が進められている。ところが、ＬＥＤ光源の高輝度化に伴って、ＬＥＤ光源からの発熱も増大する。さらに、ＬＥＤ光源の温度が上昇すると発光効率が低下するため、何らかの発熱対策をとる必要があった。一般的に採用されているファンによる強制空冷方式では冷却効率が不十分であったり、ファンの騒音が問題となったりするため、液体を用いてＬＥＤ光源を強制冷却する方法が提案されている（例えば、特許文献１）。この液体冷却方法によれば、強制空冷方式におけるファンの回転に伴う騒音の解消にも効果が期待される。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−０９９３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１におけるＬＥＤ光源においては、ＬＥＤチップ（発光チップ）の周囲に絶縁不活性液体を封入してＬＥＤチップを冷却している。しかしながら、絶縁不活性液体を積極的に冷却する手段が設けられていないため、冷却効果が低く、長時間ＬＥＤチップを冷却することは困難である。この結果、ＬＥＤ光源を用いて、放電型光源ランプと同等以上の明るさを実現することが困難であるという問題を有している。
【０００７】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、その目的は、小型で高輝度な光源装置及びこれを用いたプロジェクタ、並びに光源装置の冷却方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の光源装置は、光を射出する固体光源素子と、冷媒を収容する冷媒収容部と、前記固体光源素子が発する熱を前記冷媒に吸収させる吸熱部と、前記吸熱部から離れた位置に備えられ、前記冷媒の熱を外部に放出する放熱部とを有し、前記冷媒収容部は、前記吸熱部と前記放熱部とを移動可能であることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、冷媒収容部が吸熱部と放熱部とを移動可能であるため、吸熱部で冷媒が吸収した個体光源素子の発熱を放熱部で外部に放出することが可能となる。このため、冷却効果が高く、長時間に渡って個体光源素子を冷却することが可能となり、小型で高輝度な光源を実現することが可能となる。
【００１０】
この光源装置において、前記冷媒収容部は、前記冷媒の圧縮と膨張が可能であり、前記冷媒を膨張させた状態で前記吸熱部から熱を吸収し、前記冷媒を圧縮させた状態で前記放熱部から熱を放出することが望ましい。
【００１１】
これによれば、冷媒が膨張した状態、つまり冷媒の温度が低下した状態で吸熱部から熱を吸収し、冷媒が圧縮した状態、つまり冷媒の温度が上昇した状態で放熱部から熱を放出するため、吸熱及び放熱の効率を向上することが可能となる。この結果、冷却効果をさらに高めることが可能となる。
【００１２】
この光源装置において、前記冷媒収容部を複数備え、前記複数の冷媒収容部に収容された冷媒によって吸熱及び放熱を行うことが望ましい。
【００１３】
これによれば、冷媒収容部を複数備えているため、吸熱及び放熱の効率をさらに向上させることが可能となる。例えば、２つの冷媒収容部を備え、１つの冷媒収容部が放熱部に移動して熱を放出している間に、他の冷媒収容部が吸熱部で熱を吸収するようにし、これを交互に繰り返すことにより、効率のよい吸熱及び放熱が可能となる。
【００１４】
この光源装置において、前記放熱部は、互いに離れた位置に複数備えられていることが望ましい。
【００１５】
これによれば、互いに離れた位置に複数の放熱部を備えているため、放熱の効率をさらに向上させることが可能となる。
【００１６】
本発明の光源装置は、筒体と、前記筒体の筒部に備えられた吸熱部と、前記吸熱部に固定された固体光源素子と、前記筒体の筒部で、前記吸熱部から離れた位置に備えられた放熱部と、前記筒体の内部を摺動可能に備えられた第１及び第２の摺動部と、前記第１及び第２の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された冷媒と、回転駆動部と、前記回転駆動部による回転運動を、前記第１及び第２の摺動部の往復運動に変換するとともに、前記第１の摺動部と前記第２の摺動部とで位相が異なる往復運動とする変換部とを有し、前記第１及び第２の摺動部は、前記往復運動によって前記冷媒の圧縮と膨張を繰り返しながら筒体内を摺動し、前記吸熱部は、前記冷媒が膨張する位置に備えられ、前記放熱部は、前記冷媒が圧縮する位置に備えられていることを特徴とする。
【００１７】
これによれば、回転駆動部による回転運動を、冷媒が圧縮と膨張を繰り返しながら吸熱部と放熱部の間を往復する往復運動に変換するため、複雑な制御をすることなく、効率的な冷却を行うことが可能となる。
【００１８】
本発明の光源装置は、筒体と、前記筒体の軸方向の略中央の筒部に備えられた吸熱部と、前記吸熱部に固定された固体光源素子と、前記吸熱部を挟み、前記筒体の軸方向の両端側の筒部にそれぞれ備えられた第１及び第２の放熱部と、前記筒体の内部を摺動可能に１列に備えられた第１〜第３の摺動部と、前記第１〜第３の摺動部のうち、両端側にある第１及び第３の摺動部を結合させる結合部と、前記第１及び第２の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された第１の冷媒と、前記第２及び第３の摺動部と前記筒体とで閉ざされた空間に収容された第２の冷媒と、回転駆動部と、前記回転駆動部による回転運動を、前記第１〜第３の摺動部の往復運動に変換するとともに、前記第１及び第３の摺動部と前記第２の摺動部とで位相が異なる往復運動とする変換部とを有し、前記第１〜第３の摺動部は、前記往復運動によって前記第１及び第２の冷媒の圧縮と膨張を繰り返しながら筒体内を摺動し、前記吸熱部は、前記第１及び第２の冷媒が膨張する位置に備えられ、前記第１の放熱部は、前記第１の冷媒が圧縮する位置に備えられ、前記第２の放熱部は、前記第２の冷媒が圧縮する位置に備えられていることを特徴とする。
【００１９】
これによれば、２つの冷媒で個体光源素子が発する熱を吸収し、回転駆動部による回転運動を、各冷媒が圧縮や膨張を繰り返しながら吸熱部と放熱部との間を往復する往復運動に変換し、さらに、２つの放熱部で各冷媒の熱を放出するため、複雑な制御をすることなく、より効率的な冷却を行うことが可能となる。
【００２０】
本発明のプロジェクタは、先に記載の光源装置と、前記光源装置から射出された光を変調する光変調部と、前記光変調部で変調された変調光を離れた位置に投写する投写部とを有することを特徴とする。
【００２１】
これによれば、冷却効果が高く、長時間に渡って個体光源素子を冷却することが可能な光源装置を備えているため、小型で高輝度なプロジェクタを実現することが可能となる。
【００２２】
本発明の光源装置の冷却方法は、光を射出する固体光源素子と、冷媒を収容する冷媒収容部と、前記固体光源素子が発する熱を前記冷媒に吸収させる吸熱部と、前記吸熱部から離れた位置に備えられ、前記冷媒の熱を外部に放出する放熱部とを有し、前記冷媒収容部が、前記吸熱部と前記放熱部との間を繰り返し移動することを特徴とする。
【００２３】
これによれば、冷媒収容部が吸熱部と放熱部と間の移動を繰り返すため、吸熱部で冷媒が吸収した個体光源素子の発熱を繰り返し放熱部で外部に放出することが可能となる。このため、冷却効果が高く、長時間に渡って個体光源素子を冷却することが可能となり、小型で高輝度な光源を実現することが可能となる。
【００２４】
この光源装置の冷却方法において、前記冷媒収容部は、前記冷媒の圧縮と膨張が可能であり、前記冷媒を膨張させた状態で前記吸熱部から熱を吸収し、前記冷媒を圧縮させた状態で前記放熱部から熱を放出することが望ましい。
【００２５】
これによれば、冷媒が膨張した状態、つまり冷媒の温度が低下した状態で吸熱部から熱を吸収し、冷媒が圧縮した状態、つまり冷媒の温度が上昇した状態で放熱部から熱を放出するため、吸熱及び放熱の効率を向上することが可能となる。この結果、冷却効果をさらに高めることが可能となる。
【００２６】
この光源装置の冷却方法において、前記冷媒収容部を複数備え、前記複数の冷媒収容部に収容された冷媒によって吸熱及び放熱を行うことが望ましい。
【００２７】
これによれば、冷媒収容部を複数備えているため、吸熱及び放熱の効率をさらに向上させることが可能となる。例えば、２つの冷媒収容部を備え、１つの冷媒収容部が放熱部に移動して熱を放出している間に、他の冷媒収容部が吸熱部で熱を吸収するようにし、これを交互に繰り返すことにより、効率のよい吸熱及び放熱が可能となる。
【００２８】
この光源装置の冷却方法において、前記放熱部は、互いに離れた位置に複数備えられていることが望ましい。
【００２９】
これによれば、互いに離れた位置に複数の放熱部を備えているため、放熱の効率をさらに向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る光源装置を、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態における光源装置の概略構成を示す模式図である。
【００３１】
図１に示すように、光源装置１０は、光源部２０と、光源部２０が固定された冷却部３０とで構成されている。
【００３２】
光源部２０は、光を射出する固体光源素子としてのＬＥＤチップ２１と、側方に射出された光を被照明領域に反射する反射部２２と、射出される光を被照明領域に向けて集光または平行光化するレンズ２３とを有している。
【００３３】
ＬＥＤチップ２１は冷却部３０の吸熱部３２上に載置されており、反射部２２は、ＬＥＤチップ２１と同一面上に配置されているとともに、平面視において、ＬＥＤチップ２１を中心とする円環形状に形成されている。反射部２２のＬＥＤチップ２１に対向する内面には、ＬＥＤチップ２１から側方に出射された光を被照明領域に向かって反射するように傾斜した反射面が形成されている。
【００３４】
レンズ２３は反射部２２上に配置されているとともに、レンズ２３の上部は、ＬＥＤチップ２１から射出された光を被照明領域に集光または平行光化するように凸状に形成されている。また、レンズ２３は、ＬＥＤチップ２１からの射出光が損なわれることなく透過する光学機能を有している材料、例えば、ガラスやアクリル樹脂、ポリカーボネート等から形成されている。
【００３５】
冷却部３０は、筒体３１を備えており、筒体３１の筒部には、吸熱部３２と、放熱部３３とが形成されている。
【００３６】
吸熱部３２は、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝導性に優れた材料により形成されている。吸熱部３２の外表面には、光源部２０が載置されており、光源部２０が発する熱を吸熱部３２を介して筒体３１の内部に伝熱することが可能になっている。
【００３７】
放熱部３３は、筒体３１の筒部で、吸熱部３２から離れた位置に、筒体３１を周回するように形成されている。放熱部３３は、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝導性に優れた材料により形成されており、筒体３１の内部の熱を筒体３１の外部に放出する。なお、放熱部３３の外表面には、表面積を大きくするために、図示しない放熱フィンが備えられており、その放熱能力を高めている。また、放熱フィンの間を流れる空気の自然対流だけでは放熱が不十分であれば、外部に電動空冷ファンを備えることにより強制的に空気対流させて、より放熱能力を高めることも可能である。
【００３８】
筒体３１の内部には、第１の摺動部３４及び第２の摺動部３５が筒体３１の内部を±Ｘ方向に摺動可能に備えられている。第１及び第２の摺動部３４，３５には、それぞれを摺動させるための第１及び第２の駆動軸３６，３７の一端が接続されている。第１及び第２の駆動軸３６，３７の他端は、図示しないリニアモータ等の駆動装置に接続されており、駆動装置が第１及び第２の摺動部３４，３５の摺動動作を制御する。
【００３９】
筒体３１と、第１及び第２の摺動部３４，３５とで囲まれた空間には、冷媒４０が収容されており、筒体３１と、第１及び第２の摺動部３４，３５とは、冷媒収容部を構成する。冷媒４０としては、フロン冷媒として公知なＨＦＣ−１３４ａ、ＨＦＣ−４１０ａ等や、いわゆる自然冷媒であるＣＯ2等、さまざまな冷媒を用いることができ、特に限定するものではない。なお、筒体３１の内壁面には、潤滑液が付着しており、各摺動部３４，３５の摺動に伴う摩擦抵抗を低減するとともに、冷媒収容部からの冷媒４０の漏出を抑制している。
【００４０】
ＬＥＤチップ２１に電力が供給されると、供給された電力の一部は光に変換され、ＬＥＤチップ２１から周囲に向けて光が射出される。上方に射出された光は、レンズ２３内を伝搬して被照明領域に向けて集光または平行光化されて射出される。また、側方に射出され、反射部２２に入射した光はレンズ２３に向けて反射され、被照明領域に向けて集光または平行光化されて射出される。
【００４１】
次に、上記のように構成された光源装置１０の冷却部３０の動作について、図２を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｄ）は、冷却部３０の動作を示す説明図である。なお、以降の説明では、冷媒４０として、圧力の変化等によって比較的容易に気化及び液化するフロン溶媒を用いるものとする。
【００４２】
ＬＥＤチップ２１に供給された電力の残りは熱に変換され、ＬＥＤチップ２１から吸熱部３２に伝えられる。
【００４３】
図２（ａ）に示す状態では、冷媒４０は液体の状態にある。この状態から、駆動装置によって第２の駆動軸３７のみを駆動し、図２（ｂ）に示すように、第２の摺動部３５を＋Ｘ方向に移動させると、冷媒４０は、吸熱部３２に接する位置で減圧・膨張して低温低圧となり、光源部２０から吸熱部３２に伝熱した熱を吸熱し、蒸発・気化して、気体冷媒となる。
【００４４】
続いて、駆動装置によって第１及び第２の駆動軸３６，３７を駆動して、図２（ｃ）に示すように、第１及び第２の摺動部３４，３５を−Ｘ方向に移動させて、冷媒４０が放熱部３３に接するようにする。次に、第２の駆動軸３７のみを駆動して、図２（ｄ）に示すように、第２の摺動部３５を−Ｘ方向に移動させ、冷媒４０を圧縮して、高温高圧とする。ここで、冷媒４０の熱（ＬＥＤチップ２１から吸収した熱を含む）は、放熱部３３にて外部に放出されて、冷媒４０は凝縮して液冷媒となる。その後、第１及び第２の駆動軸３６，３７を駆動して、第１及び第２の摺動部３４，３５を＋Ｘ方向に移動させて、図２（ａ）に示す状態とし、以降、上記の動作を繰り返すことで、光源部２０の熱が外部に放出される。
【００４５】
以上説明したように、本実施形態の光源装置によれば、以下の効果を得ることができる。
【００４６】
（１）本実施形態によれば、筒体３１と、第１及び第２の摺動部３４，３５とで囲まれた空間に収容された冷媒４０が、吸熱部３２と放熱部３３との間を移動可能であるため、吸熱部３２で冷媒４０が吸収したＬＥＤチップ２１の発熱を放熱部３３で外部に放出することが可能となる。このため、冷却効果が高く、長時間に渡ってＬＥＤチップ２１を冷却することが可能となり、小型で高輝度な光源を実現することが可能となる。
【００４７】
（２）本実施形態によれば、冷媒４０が膨張した状態、つまり冷媒４０の温度が低下した状態で吸熱部３２から熱を吸収し、冷媒４０が圧縮した状態、つまり冷媒４０の温度が上昇した状態で放熱部３３から熱を放出するため、吸熱及び放熱の効率を向上することが可能となる。この結果、冷却効果をさらに高めることが可能となる。
【００４８】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を、図３を用いて説明する。なお、第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図３は、第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図である。
【００４９】
図３に示すように、本実施形態の冷却部３０は、筒体３１の筒部で、軸方向（±Ｘ方向）の略中央に光源部２０を載置した吸熱部３２が形成され、吸熱部３２から軸方向に離れた略両端の位置に、２つの放熱部３３ａ，３３ｂが形成されている。
【００５０】
筒体３１の内部には、４つの摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂが筒体３１の内部を摺動可能に１列に備えられている。そのうち、両端側に位置する第１の摺動部３４ａと第３の摺動部３４ｂとは、結合部としての第１の連結軸３８によって、２つの第２の摺動部３５ａ，３５ｂを貫通して結合されており、常に所定の間隔を隔てて同一の摺動動作を行う。同様に、内側に位置する２つの第２の摺動部３５ａ，３５ｂは、連結軸３９によって結合され、常に所定の間隔を隔てて同一の摺動動作を行う。ここで、第２の摺動部は、連結軸３９によって連結された２つの摺動部３５ａ，３５ｂで構成されているが、１つの大きな摺動部とすることも可能である。
【００５１】
また、第１の摺動部３４ａには、−Ｘ方向に延出する第１の駆動軸３６の一端が接続されており、図示しない駆動装置によって第１の駆動軸３６を駆動することによって、第１及び第３の摺動部３４ａ，３４ｂを±Ｘ方向に摺動させることができる。同様に、第２の摺動部３５ｂには、＋Ｘ方向に延出する第２の駆動軸３７の一端が、第３の摺動部３４ｂを貫通して接続されており、駆動装置によって第２の駆動軸３７を駆動することによって、第２の摺動部３５ａ，３５ｂを±Ｘ方向に摺動させることができる。
【００５２】
筒体３１と、第１の摺動部３４ａと、第２の摺動部３５ａとで囲まれた空間には、第１の冷媒４０ａが収容されており、筒体３１と、第２の摺動部３５ｂと、第３の摺動部３４ｂとで囲まれた空間には、第２の冷媒４０ｂが収容されている。つまり、筒体３１と、第１の摺動部３４ａと、第２の摺動部３５ａとは、第１の冷媒収容部を構成し、筒体３１と、第２の摺動部３５ｂと、第３の摺動部３４ｂとは、第２の冷媒収容部を構成する。また、筒体３１の内壁面と、摺動部３４ｂ，３５ａ，３５ｂを貫通する第２の駆動軸３７及び第１の連結軸３８の表面には、潤滑液が付着しており、摩擦抵抗を低減するとともに、冷媒収容部から冷媒４０ａ，４０ｂが漏出するのを抑制している。
【００５３】
次に、上記のように構成された光源装置１０の冷却部３０の動作について、図４を用いて説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、冷却部３０の動作を示す説明図である。
【００５４】
まず、第１の冷媒４０ａに着目すると、図４（ａ）に示す状態では、第１の冷媒４０ａは液体の状態にある。この状態から、駆動装置によって第２の駆動軸３７のみを駆動し、図４（ｂ）に示すように、第２の摺動部３５ａ，３５ｂを＋Ｘ方向に移動させると、第１の冷媒４０ａは、吸熱部３２に接する位置で減圧・膨張して低温低圧となり、光源部２０から吸熱部３２に伝熱した熱を吸熱し、蒸発・気化して、気体冷媒となる。
【００５５】
続いて、駆動装置によって第１及び第２の駆動軸３６，３７を駆動して、図４（ｃ）に示すように、４つの摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを−Ｘ方向に移動させて、第１の冷媒４０ａが第１の放熱部３３ａに接するようにする。次に、第２の駆動軸３７のみを駆動して、図４（ｄ）に示すように、第２の摺動部３５ａ，３５ｂを−Ｘ方向に移動させ、第１の冷媒４０ａを圧縮して、高温高圧の気体冷媒とする。ここで、第１の冷媒４０ａの熱（ＬＥＤチップ２１から吸収した熱を含む）は、第１の放熱部３３ａにて外部に放出されて、第１の冷媒４０ａは凝縮して液冷媒となる。その後、第１及び第２の駆動軸３６，３７を駆動して、４つの摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂを＋Ｘ方向に移動させて、図４（ａ）に示す状態とし、以降、上記の動作を繰り返すことにより、光源部２０の熱が第１の放熱部３３ａから外部に放出される。
【００５６】
次に、第２の冷媒４０ｂに着目すると、図４（ｃ）に示す状態では、第２の冷媒４０ｂは液体の状態にある。この状態から、駆動装置によって第２の駆動軸３７のみが駆動され、図４（ｄ）に示すように、第２の摺動部３５ａ，３５ｂが−Ｘ方向に移動すると、第２の冷媒４０ｂは、吸熱部３２に接する位置で減圧・膨張して低温低圧となり、光源部２０から吸熱部３２に伝熱した熱を吸熱し、蒸発・気化して、気体冷媒となる。
【００５７】
続いて、駆動装置によって第１及び第２の駆動軸３６，３７が駆動されて、図４（ａ）に示すように、４つの摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂが＋Ｘ方向に移動すると、第２の冷媒４０ｂが第２の放熱部３３ｂに接するようになる。次に、第２の駆動軸３７のみが駆動されて、第２の摺動部３５ａ，３５ｂが＋Ｘ方向に移動すると、第２の冷媒４０ｂは圧縮されて、高温高圧の気体冷媒となる。ここで、第２の冷媒４０ｂの熱（ＬＥＤチップ２１から吸収した熱を含む）は、第２の放熱部３３ｂにて外部に放出されて、第２の冷媒４０ｂは凝縮して液冷媒となる。その後、第１及び第２の駆動軸３６，３７が駆動されて、４つの摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂが−Ｘ方向に移動すると、図４（ｃ）に示す状態となり、以降、上記の動作が繰り返されて、光源部２０の熱が第２の放熱部３３ｂから外部に放出される。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態の光源装置によれば、上記第１実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【００５９】
（１）本実施形態によれば、２つの冷媒収容部を備え、第１の冷媒収容部に収容された第１の冷媒４０ａが第１の放熱部３３ａに移動して熱を放出している間に、第２の冷媒収容部に収容された第２の冷媒４０ｂが吸熱部３２で熱を吸収するようにしている。さらに、第１の冷媒４０ａが吸熱部３２に移動して熱を吸収している間に、第２の冷媒４０ｂが第２の放熱部３３ｂで熱を放出し、これを交互に繰り返している。このため、冷媒収容部が１つの場合に比べて効率のよい吸熱及び放熱が可能となる。
【００６０】
（２）本実施形態によれば、互いに離れた位置に２つの放熱部３３ａ，３３ｂを備えているため、放熱の効率をさらに向上させることが可能となる。
【００６１】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を、図５を用いて説明する。なお、第１又は第２実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。図５（ａ）は、第３実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図であり、図５（ｂ）は、冷却装置の動作を示すグラフである。
【００６２】
図５（ａ）に示すように、本実施形態の光源装置１０は、第２実施形態と同等な冷却部３０を備えている。ただし、第２の摺動部３５ａ，３５ｂを駆動するための第２の駆動軸３７は、第１の摺動部３４ａを貫通して、第１の駆動軸３６と同じ方向（−Ｘ方向）に延出している。２つの駆動軸３６，３７は、それぞれロッド６１，６２を介して、円板状のクランク６０に接続されている。ロッド６１，６２の両端には孔が形成されており、これらの孔には、駆動軸３６，３７の先端に形成された軸３６ａ，３７ａ及びクランク６０の両面に形成されたクランクピン６３，６４が回動可能に嵌挿されている。クランク６０の中心部には、回転駆動部としてのモータ６５が備えられており、クランク６０及びロッド６１，６２は、モータ６５の回転運動を駆動軸３６，３７の往復運動に変換する変換部としての往復スライダクランク機構を構成する。ここで、２つのクランクピン６３，６４は、それぞれの軸方向が一致しないように備えられているため、第１の駆動軸３６と第２の駆動軸３７とでは、位相が異なる往復運動を行う。
【００６３】
次に、上記のように構成された光源装置１０の冷却部３０の動作について説明する。図５（ｂ）は、各摺動部３４ａ，３５ａ，３５ｂ，３４ｂの位置変化を示すグラフである。
【００６４】
図５（ｂ）に示すように、モータ６５を駆動してクランク６０を回転させると、各摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂは往復運動を行う。互いに接続された第１及び第３の摺動部３４ａ，３４ｂの間隔、及び２つの第２の摺動部３５ａ，３５ｂの間隔は、常に等間隔となる。一方、第１及び第３の摺動部３４ａ，３４ｂと、第２の摺動部３５ａ，３５ｂとは、位相が異なる往復運動をするため、第１の摺動部３４ａと第２の摺動部３５ａとの間隔と、第２の摺動部３５ｂと第３の摺動部３４ｂとの間隔は、クランク６０の回転に伴って常に変化する。つまり、第１の摺動部３４ａと第２の摺動部３５ａとの間に収容された第１の冷媒４０ａと、第２の摺動部３５ｂと第３の摺動部３４ｂとの間に収容された第２の冷媒４０ｂとは、クランク６０の回転に伴って圧縮したり、膨張したりする。
【００６５】
ここで、第１の冷媒４０ａに着目する。クランク６０の回転角θが０°の状態において液体である第１の冷媒４０ａは、回転角θがおよそ３０°から１２０°にかけて、吸熱部３２の近傍で膨張するため、光源部２０から吸熱部３２に伝熱した熱を吸熱し、蒸発・気化して気体冷媒となる。
【００６６】
続いて、回転角θがおよそ１８０°から３３０°にかけて、第１の冷媒４０ａは、第１の放熱部３３ａの近傍で圧縮されて高温高圧の気体冷媒となり、第１の放熱部３３ａで熱を外部に放出して凝縮し、液冷媒となる。以降、上記動作が繰り返されて、光源部２０の熱が外部に放出される。
【００６７】
一方、第２の冷媒４０ｂは、回転角θがおよそ１８０°から３３０°にかけて、吸熱部３２の近傍で膨張するため、光源部２０から吸熱部３２に伝熱した熱を吸熱し、蒸発・気化して気体冷媒となる。その後、回転角θがおよそ３９０°（３０°）から４８０°（１２０°）にかけて、第２の放熱部３３ｂの近傍で圧縮されて、高温高圧の気体冷媒となり、第２の放熱部３３ｂで熱を外部に放出して凝縮し、液冷媒となる。以降、上記動作が繰り返されて、光源部２０の熱が外部に放出される。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の光源装置によれば、上記第１及び第２実施形態の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
【００６９】
（１）本実施形態によれば、モータ６５による回転運動を、冷媒４０ａ，４０ｂが圧縮と膨張を繰り返しながら吸熱部３２と放熱部３３ａ，３３ｂとの間を往復する往復運動に変換するため、複雑な制御をすることなく、効率的な冷却を行うことが可能となる。
【００７０】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態を、図６を用いて説明する。図６は、第１〜第３実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの概略構成を示す模式図である。
【００７１】
プロジェクタ１００は、それぞれ赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の光を射出するＬＥＤチップを備えた３つの光源装置１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂを備えている。
【００７２】
光源装置１１０Ｒから射出された赤色の光束は、集光レンズ１２０Ｒを透過した後、反射ミラー１３０Ｒで反射され、赤色光用の液晶ライトバルブ１４０Ｒに入射する。また、光源装置１１０Ｇから射出された緑色の光束は、集光レンズ１２０Ｇを透過して緑色光用の液晶ライトバルブ１４０Ｇに入射する。また、光源装置１１０Ｂから射出された青色の光束は、集光レンズ１２０Ｂを透過した後、反射ミラー１３０Ｂで反射され、青色光用の液晶ライトバルブ１４０Ｂに入射する。
【００７３】
液晶ライトバルブ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂは、図示しない液晶ライトバルブ駆動回路から送られる画像データに従って各色光を変調する光変調部として機能する。
【００７４】
ここで、各液晶ライトバルブ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂの入射側及び出射側には、図示しない偏光板が配置されている。このため、各光源装置１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂから射出された光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂに入射する。
【００７５】
各液晶ライトバルブ１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム１５０に入射する。クロスダイクロイックプリズム１５０は４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その貼り合わせ面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投写部としての投写光学系である投写レンズ１６０により投写スクリーンＳＣ上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態のプロジェクタによれば、冷却効果が高く、長時間に渡ってＬＥＤチップを冷却することが可能な光源装置１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂを備えているため、小型で高輝度なプロジェクタを実現することが可能となる。
【００７７】
（変形例）
なお、本発明の実施形態は、例えば、以下のように変更することも可能である。
・前記第３実施形態において、第２実施形態で示した複数の冷媒収容部と、複数の放熱部３３ａ，３３ｂとを備えた冷却部３０に、往復スライダクランク機構を接続しているが、第１実施形態で示した１つの冷媒収容部と、１つの放熱部３３とを備えた冷却部３０に往復スライダクランク機構を接続する構成としてもよい。
【００７８】
・前記実施形態において、筒体３１の内壁面と、各摺動部３４ａ，３４ｂ，３５ａ，３５ｂとの微小な隙間からの冷媒の漏出を考慮して、定期的或いは、冷媒の漏出量等に応じて冷媒を補充する冷媒補充手段を備えてもよい。冷媒補充手段は、筒体３１の外部に設けることもできるし、筒体３１の内部、例えば、第２の摺動部３５ａ，３５ｂの間の空間に設けることもできる。また、補充用の冷媒が収容された容器と、冷媒収容部とを弁を介して連通させ、往復運動中の冷媒が膨張する過程で弁を開いて冷媒を取り込むようにすれば、冷媒の補充を容易に行うことが可能となる。
【００７９】
・前記実施形態では、冷媒収容部が、吸熱部３２と放熱部３３との間を往復運動によって移動可能な構成としたが、冷媒収容部が吸熱部３２と放熱部３３との間を移動する手段は、ロータリー式等、他の様式とすることも可能である。例えば、中空で内周形状が略長円形の内壁面を有する密閉容器（ハウジング）の内部に、略三角柱形状の回転子（ロータ）を備え、回転子の３つの側稜が、いずれも密閉容器の内壁面に接するように配置する。さらに、密閉容器の内壁面と回転子の側面とで閉ざされる３つの空間のそれぞれに冷媒を収容し、回転子の３つの側稜が常に密閉容器の内壁面に摺接するように回転子を偏心回転させると、各冷媒は、圧縮と膨張を繰り返しながら密閉容器内を回動する。ここで、冷媒が膨張する位置に吸熱部３２を備え、冷媒が圧縮する位置に放熱部３３を備え、密閉容器の外側で、吸熱部３２の表面に光源部２０を備えることで、光源部２０を冷却することが可能となる。なお、この場合においては、密閉容器の内壁面と回転子の側面とが、冷媒収容部を構成する。
【００８０】
・前記実施形態において、筒体３１と吸熱部３２と放熱部３３とは、例えば、Ｆｅ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｍｇ等の金属や、それらを含む熱伝導性に優れた材料によって一体に形成されていてもよい。この場合には、筒体３１の筒部でＬＥＤチップが載置される領域が吸熱部３２として作用し、筒体３１の筒部で放熱フィンが形成される等、放熱効果が高い領域が放熱部３３として作用する。
【００８１】
・前記実施形態では、固体光源素子として、ＬＥＤチップ２１を用いて説明したが、半導体レーザ等の他の固体光源素子に適用することも可能である。
【００８２】
・前記実施形態では、放熱部３３として、放熱フィンを備えた部材を介して放熱する例を示したが、ペルチェ素子等の他の手段を用いることも可能である。
【００８３】
・前記第４実施形態では、光変調素子として透過型の液晶ライトバルブを用いた構成としたが、反射型の液晶ライトバルブ（ＬＣＯＳ）や、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ、登録商標）等を用いたプロジェクタに適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】第１実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図。
【図２】第１実施形態に係る光源装置の冷却部の動作を示す説明図。
【図３】第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す模式図。
【図４】第２実施形態に係る光源装置の冷却部の動作を示す説明図。
【図５】第３実施形態に係る光源装置を示す図であり、（ａ）は、光源装置の概略構成を示す模式図、（ｂ）は、光源装置の冷却装置の動作を示すグラフ。
【図６】第１〜第３実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの概略構成を示す模式図。
【符号の説明】
【００８５】
１０…光源装置、２０…光源部、２１…固体光源素子としてのＬＥＤチップ、２２…反射部、２３…レンズ、３０…冷却部、３１…冷媒収容部を構成する筒体、３２…吸熱部、３３…放熱部、３３ａ…第１の放熱部、３３ｂ…第２の放熱部、３４，３４ａ…冷媒収容部を構成する第１の摺動部、３５，３５ａ，３５ｂ…冷媒収容部を構成する第２の摺動部、３４ｂ…冷媒収容部を構成する第３の摺動部、３６，３７…駆動軸、３８，３９…結合部としての連結軸、４０…冷媒、４０ａ…第１の冷媒、４０ｂ…第２の冷媒、６０…クランク、６１，６２…ロッド、６３，６４…クランクピン、６５…回転駆動部としてのモータ、１００…プロジェクタ、１１０Ｒ，１１０Ｂ，１１０Ｇ…光源装置、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…集光レンズ、１３０Ｒ，１３０Ｂ…反射ミラー、１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ…光変調部としての液晶ライトバルブ、１５０…クロスダイクロイックプリズム、１６０…投写部としての投写レンズ。
【図１】
2005300664.tif 000003
【図２】
2005300664.tif 000004
【図３】
2005300664.tif 000005
【図４】
2005300664.tif 000006
【図５】
2005300664.tif 000007
【図６】
2005300664.tif 000008